WO2009000250A2 - Linear bearing with rotating rolling bodies and diverter for said type of linear bearing - Google Patents

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WO2009000250A2
WO2009000250A2 PCT/DE2008/001036 DE2008001036W WO2009000250A2 WO 2009000250 A2 WO2009000250 A2 WO 2009000250A2 DE 2008001036 W DE2008001036 W DE 2008001036W WO 2009000250 A2 WO2009000250 A2 WO 2009000250A2
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rolling
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Schaeffler Kg
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C29/00Bearings for parts moving only linearly
    • F16C29/04Ball or roller bearings
    • F16C29/06Ball or roller bearings in which the rolling bodies circulate partly without carrying load
    • F16C29/0602Details of the bearing body or carriage or parts thereof, e.g. methods for manufacturing or assembly
    • F16C29/0609Details of the bearing body or carriage or parts thereof, e.g. methods for manufacturing or assembly of the ends of the bearing body or carriage where the rolling elements change direction, e.g. end caps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C29/00Bearings for parts moving only linearly
    • F16C29/12Arrangements for adjusting play

Definitions

  • the invention relates to a linear bearing with rotating rolling elements.
  • Such linear bearings have a straight load-bearing running section and a load-free return section arranged parallel thereto for the rolling elements.
  • Running section and return section are connected by deflectors.
  • the invention relates to linear bearings (also called circulation body) or circulating units for linear guides with unlimited stroke or travel, as found, for example, in the frequently used profiled rail rolling guide with a carriage application.
  • the invention further relates to a deflector for such linear bearings.
  • Linear bearings with rotating rolling elements are used in a wide variety of linear guide units for the realization of large travel distances. Since the rolling elements run here in an endless loop, the travel is limited only by the length of the rail. Depending on the embodiment, balls or rollers are used as rolling elements.
  • the load-bearing parts of such linear bearings are usually made of a rolling steel, the deflector and the return section depending on the load and type often made of plastic or aluminum. The rolling elements, the deflector and the running and return track experienced at the inlet of the rolling elements in the deflector each large loads, which are reflected in the life, bearing capacity and noise of the linear bearing.
  • the rolling elements are pulled down under full load from the running section in the deflector, on the other hand thrown from the deflector in the return section.
  • the deflector deforms under the force applied by the rolling elements. Due to the passive deformation, the deflector swings dynamically around its initial position after deformation. When entering the next rolling element can thus lead to unfavorable situations in which the rolling elements are not ideally braked or accelerated. This increases in particular the wear of the deflector.
  • the invention is therefore based on the object to reduce the extreme load changes in the transition of the rolling elements of the running section in the return channel and when re-steering in the running section and thereby reduce in particular the wear and the noise level in linear bearings.
  • a linear bearing with the features of claim 1.
  • a deflector is proposed in a generic linear bearing, which is provided with an actively deformable portion, wherein an actuator is provided for deformation.
  • an actuator is provided on the deflector, which has a flexible tongue as a deformable portion.
  • a flexible tongue as a deformable portion.
  • two separate actuators can be used at the deflector, one of which is effective at the inlet and one at the outlet of the deflector.
  • the actuator is in a preferred embodiment, a piezoelectric actuator element.
  • a bimorph actuator bending element
  • a bimorph is composed of two thin plates of a piezoelectric material (transverse stretching elements), between which a metal layer is arranged as a central electrode. If a voltage is applied between the central electrode and the outer electrode, one plate becomes longer due to the reverse polarization, while the other one is shortened. This causes a bending deflection.
  • Bending transducers are available in different versions (also monomorphic and multimorphic) and can be dimensioned and selected by the specialist depending on the application.
  • the actuator may also be formed by an electroactive polymer.
  • the linear bearing preferably further comprises at least one sensor, which is arranged, for example, in the return section and / or in the running section shortly before the inlet of the rolling element in the deflector and provides a signal for deformation of the actuator.
  • the correct point in time for activation of the actuator can also be determined, for example, from the determination of the running speed of the rolling elements, taking into account the parameters of the linear bearing.
  • the actuator itself can be used as a sensor by detecting an incipient deformation caused by the rolling-element inlet and thus the actuator can be actuated in the correct time.
  • the actuation of the actuator is designed in a further preferred embodiment so that the tongue of the deflector is calmed down again so quickly that the occurring and normally longer-lasting oscillation is already subsided until contact with the next rolling element.
  • the actuator after the rolling element contact stiffen the tongue or actively create a counter-vibration for reassurance.
  • a suitable drive circuit is provided.
  • a further modified embodiment of the invention proposes a self-sufficient solution in which the energy delivered by the rolling element to the deflector is used to activate the deflector at the other end of the running section, without an external power supply being necessary.
  • a generator element is arranged at the inlet of the rolling elements in the first deflector, which generates energy by deformation, which is used for in-phase control of the actuator on the opposite Umlenker when lifting the rolling elements of the barrel section.
  • piezoelectric ceramic components or electroactive polymers can be used here, which can act as generator and actuator.
  • Piezoelectric ceramic devices are electromechanical transducer components. These are able to convert mechanical forces such as pressure, strain or acceleration into an electrical voltage or charges and to convert an electrical voltage into mechanical motion or vibrations.
  • FIG. 2 shows three views of a deflector according to the invention in a schematic representation
  • FIG. 3 shows a detail of a linear bearing in a schematic sectional illustration on a first deflector
  • Fig. 4 a second deflector on the linear bearing according to FIG. 3 in a schematic sectional view.
  • Fig. 1 shows a known from the prior art profiled rail Wälz Unit in a partially sectioned view.
  • a carriage 01 is guided on a straight extending rail 02.
  • four linear bearings 03 are arranged with rotating rolling elements 04 such that upon a movement of the carriage 01, the rolling elements 04 along tracks 06, which are incorporated in the rail 01, roll.
  • the linear bearing 03 comprises a load-bearing running section 07 and a roller circulation channel, which is composed of a first deflector 08, a second deflector 09 (in the uncut area of the illustration) and a load-free return section 11.
  • a deflector 12 of a linear bearing according to the invention which according to the invention replaces the first and second deflectors in the linear bearing 03.
  • Fig. A) shows a schematic side view
  • Fig b) and c) is a sectional view of the deflector 12 according to the invention.
  • the deflector 12 according to the invention shown in Fig. A) of FIG. 2 comprises a tongue 13 and a deflection channel 14 through which the rolling elements 04 are supplied to the return section 11 and the running section 07, respectively.
  • the deflector 12 has a lubricating opening 16, through which a lubricant can be supplied to the linear bearing. For lubricant-free bearings this opening can of course be omitted.
  • an actuator 17 is shown in the sectional view, which is integrated in the tongue 13 and is mounted outside of the deflection channel 14 at this.
  • the actuator 17 is preferably a piezoelectric actuator (Bimorph).
  • the actuator 17 is able to cause a corresponding movement of a movement 18 of the tongue 13, as indicated by the movement arrow 18 and the dashed lines.
  • the movement of the tongue 13 takes place substantially in the direction of the adjacent running section 07, so that the tongue 13 can escape a rolling body entering the deflector by a predetermined amount or can follow a rolling body running out of the deflector.
  • Fig. 3 shows a detail of a linear bearing according to the invention at the outlet of the rolling elements from the running section in the deflector.
  • the linear bearing is attached to a carriage, not shown, which is moved in the direction of the movement arrow 19 along the rail 02.
  • the rolling elements 04 roll between the running section 07 of the linear bearing and the track 06 of the rail 02 to the deflector 12 and are lifted from the tongue 07 of the track 07.
  • the actuator 17 actively brings about a deformation 21 in order to intercept the rolling element 04 more efficiently, ie to give way to its movement by a predetermined amount. Subsequently, the rolling elements is deflected by the deflection channel 14 in the return section 11.
  • FIG. 4 shows, in a schematic sectional illustration, the inlet of the rolling elements 04 from the return section 11 into the running section 07.
  • the carriage also moves in the direction of the movement arrow 19.
  • the inlet of the rolling elements 04 can be optimized with a linear bearing according to the invention.
  • the rolling element 04 is deflected from the return section 11 through the deflection channel 14 between the running section 07 of the linear bearing and the track 06 of the rail 02 and thereby supported by a deformation 22 of the tongue 13 in the direction of the running section 07 by the actuator 14 at the required acceleration.

Abstract

The invention relates to a linear bearing with rotating rolling bodies (04) provided with a straight, load-bearing rolling section (07), a straight, load-free return section (11) that is arranged parallel with respect to the rolling section (11) and two diverters (12) which are arranged between the rolling section and the return section and guides the movement of the rolling bodies (04) between the running section (07, 11) in a diverter channel (14) such that a continuous revolution of the rolling body (04) is possible. According to the invention, at least one of the two diverters (12) comprises a section that can be actively deformed by an actuator (17), thus actively influencing the movement of the rolling bodies (04) on the intersection between the diverter (12) and the load-bearing running section. As a result, this increases the service life and minimises the noise of said bearings.

Description

Linearlager mit umlaufenden Wälzkörpern und Umlenker für ein solches Linearlager Linear bearing with rotating rolling elements and deflector for such a linear bearing
Beschreibungdescription
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung betrifft ein Linearlager mit umlaufenden Wälzkörpern. Solche Linearlager besitzen einen geraden lasttragenden Laufabschnitt und einen parallel dazu angeordneten lastlosen Rücklaufabschnitt für die Wälzkörper. Laufabschnitt und Rücklaufabschnitt sind durch Umlenker miteinander verbunden. Insbesondere betrifft die Erfindung Linearlager (auch Umlaufkörper genannt) bzw. Umlaufeinheiten für Linearführungen mit unbegrenztem Hub bzw. Verfahrweg, wie sie beispielsweise in den häufig verwendeten Profil- schienenwälzfϋhrung mit einem Laufschlitten Anwendung finden. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Umlenker für solche Linearlager.The invention relates to a linear bearing with rotating rolling elements. Such linear bearings have a straight load-bearing running section and a load-free return section arranged parallel thereto for the rolling elements. Running section and return section are connected by deflectors. In particular, the invention relates to linear bearings (also called circulation body) or circulating units for linear guides with unlimited stroke or travel, as found, for example, in the frequently used profiled rail rolling guide with a carriage application. The invention further relates to a deflector for such linear bearings.
Linearlager mit umlaufenden Wälzkörpern werden in verschiedensten Line- arführungseinheiten für die Realisierung großer Verfahrwege verwendet. Da die Wälzkörper hier in einer endlosen Schleife laufen, wird der Verfahrweg nur durch die Länge der Schiene begrenzt. Als Wälzkörper kommen je nach Ausführungsform Kugeln oder Rollen zum Einsatz. Die lasttragenden Teile solcher Linearlager sind meist aus einem Wälzstahl gefertigt, die Umlenker und der Rücklaufabschnitt je nach Belastung und Typ häufig auch aus Kunststoff oder Aluminium. Die Wälzkörper, die Umlenker und die Lauf- und Rücklaufbahn erfahren beim Einlauf der Wälzkörper in den Umlenker jeweils große Belastungen, welche sich in der Lebensdauer, Tragfähigkeit und Geräuschentwicklung des Linearlagers niederschlagen. In konventionellen vollkugeligen Linearlagern werden einerseits die Wälzkörper unter voller Last von dem Laufabschnitt in den Umlenker heruntergerissen, anderseits vom Umlenker in den Rücklaufabschnitt geworfen. Dabei verformt sich der Umlenker unter der durch die Wälzkörper aufgebrachten Kraft. Aufgrund der passiven Verformung schwingt der Umlenker nach der Verformung dynamisch um seine Ausgangslage. Beim Einlauf des nächsten Wälzkörpers kann es somit zu ungünstigen Situationen kommen, in denen der Wälzkörper nicht ideal abgebremst oder beschleunigt wird. Dies erhöht insbesondere den Verschleiß der Umlenker.Linear bearings with rotating rolling elements are used in a wide variety of linear guide units for the realization of large travel distances. Since the rolling elements run here in an endless loop, the travel is limited only by the length of the rail. Depending on the embodiment, balls or rollers are used as rolling elements. The load-bearing parts of such linear bearings are usually made of a rolling steel, the deflector and the return section depending on the load and type often made of plastic or aluminum. The rolling elements, the deflector and the running and return track experienced at the inlet of the rolling elements in the deflector each large loads, which are reflected in the life, bearing capacity and noise of the linear bearing. In conventional full-spherical linear bearings on the one hand, the rolling elements are pulled down under full load from the running section in the deflector, on the other hand thrown from the deflector in the return section. The deflector deforms under the force applied by the rolling elements. Due to the passive deformation, the deflector swings dynamically around its initial position after deformation. When entering the next rolling element can thus lead to unfavorable situations in which the rolling elements are not ideally braked or accelerated. This increases in particular the wear of the deflector.
Aus dem Stand der Technik sind viele Bemühungen bekannt, die Laufeigenschaften der Wälzkörper solcher Linearlager zu verbessern und die Lebensdauer zu erhöhen. Dazu zählen auch viele Versuche, insbesondere die Ein- laufgeometrie der Umlenkkörper zu optimieren.From the prior art, many efforts are known to improve the running properties of the rolling elements of such linear bearings and to increase the service life. This also includes many attempts, in particular to optimize the inlet geometry of the deflecting body.
Die DE 30 23 978 C2 beschreibt ein Linearlager mit Laufstäben im lasttragenden Abschnitt, bei welchem bei einfacher Herstellung ein gleichmäßiger und ruhiger Wälzkörperumlauf erreicht wird. Der gesamte Rücklaufkanal wird aus zwei formschlüssig zusammengefügten Rückführschalen zusammengesetzt. Dadurch erfolgt nur eine zweimalige Unterbrechung des Umlaufkanals jeweils an den Enden des tragenden Laufbahnabschnittes. Der Rücklaufkanal selbst verläuft stoßfrei.DE 30 23 978 C2 describes a linear bearing with bars in the load-bearing section, in which a simple and smooth rolling element circulation is achieved with a simple production. The entire return channel is composed of two form-fitting assembled return shells. As a result, only a two-time interruption of the circulation channel takes place at the ends of the supporting raceway section. The return channel itself runs bumpless.
Beispielsweise aus der EP 0 846 880 B1 ist es bekannt, in Linearlagern Wälzkörperketten zu verwenden. Um den kritischen Bereich der Umlenkung der Wälzkörper und in diesem das Zusammenstoßen der Kugeln sowie ex- treme Lastwechsel zu verhindern, werden die Wälzkörper durch eine Kette verbunden und dadurch kontrolliert und getrennt voneinander durch den Umlauf geführt. Dadurch wird insbesondere der Geräuschpegel gesenkt und eine höhere mögliche Laufgeschwindigkeit in der Führung erreicht.For example, from EP 0 846 880 B1 it is known to use rolling element chains in linear bearings. Around the critical area of the deflection of the rolling elements and in this the collision of the balls as well as ex- To prevent treme load changes, the rolling elements are connected by a chain and thereby controlled and separated from each other by the circulation. As a result, in particular the noise level is lowered and a higher possible running speed in the guide is achieved.
Geschlossene Wälzkörperketten sind besser geeignet, die extremen Lastwechsel zumindest etwas auszugleichen. Problematisch sind nach wie vor die extremen Lastwechsel auf die Wälzkörper beim Übergang vom Laufabschnitt in den Rücklaufkanal und umgekehrt, da die Wälzkörper im Rücklauf- kanal normalkraftfrei laufen. Beim Einlaufen in den Laufabschnitt wird somit schlagartig die aus der Führungslast resultierende Wälzkörpernormalkraft wirksam, während sie beim Einlaufen in den Umlenker schlagartig wegfällt.Closed Wälzkörperketten are better suited to compensate for the extreme load changes at least somewhat. The problem is still the extreme load changes on the rolling elements at the transition from the running section in the return channel and vice versa, since the rolling elements run normalalkraftfrei in the return channel. When running into the running section thus suddenly resulting from the guide load Wälzkörpernormormalkraft is effective while abruptly eliminated when entering the deflector.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die extremen Lastwechsel beim Übergang der Wälzkörper vom Laufabschnitt in den Rücklaufkanal und beim Wiedereinlenken in den Laufabschnitt zu verringern und dadurch insbesondere den Verschleiß und den Geräuschpegel in Linearlagern zu verringern.The invention is therefore based on the object to reduce the extreme load changes in the transition of the rolling elements of the running section in the return channel and when re-steering in the running section and thereby reduce in particular the wear and the noise level in linear bearings.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Linearlager mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Erfindungsgemäß wird in einem gattungsgemäßen Linearlager ein Umlenker vorgeschlagen, der mit einem aktiv verformbaren Abschnitt versehen ist, wobei ein Aktor zur Verformung vorgesehen ist.The object is achieved by a linear bearing with the features of claim 1. According to the invention, a deflector is proposed in a generic linear bearing, which is provided with an actively deformable portion, wherein an actuator is provided for deformation.
Die Vorteile der Erfindung sind insbesondere darin zu sehen, dass eine aktive Unterstützung der Beschleunigungs- und Bremsvorgänge im Linearlager durch den Umlenker erfolgt.The advantages of the invention are to be seen in particular in that there is an active support of the acceleration and braking processes in the linear bearing by the deflector.
Vorzugsweise wird am Umlenker ein Aktor vorgesehen, der eine biegsame Zunge als verformbaren Abschnitt besitzt. Beim Abheben des Wälzkörpers von der Laufbahn fängt der Aktor diesen durch Zurückweichen der Zunge weicher ab. Ebenso ist es möglich, den Wälzkörper unter Einwirkung des Aktors aktiv auf die Laufbahn aufzuwerfen, d. h. einen den Wälzkörper mit einem Impuls der biegsamen Zunge zu beaufschlagen, um den Übergang in die Lastzone weicher und somit materialschonender zu gestalten. Konstruktiv können am Umlenker zwei getrennte Aktoren eingesetzt werden, von denen einer am Einlauf und einer am Auslauf des Umlenkers wirksam wird.Preferably, an actuator is provided on the deflector, which has a flexible tongue as a deformable portion. When lifting the rolling element of the career of the actuator catches this softening of the tongue from softer. It is also possible to actively raise the rolling element under the action of the actuator on the track, ie to act on the rolling elements with a pulse of the flexible tongue to make the transition to the load zone softer and thus gentler material. Constructively two separate actuators can be used at the deflector, one of which is effective at the inlet and one at the outlet of the deflector.
Der Aktor ist in einer bevorzugten Ausführungsform ein piezoelektrisches Aktorelement. Hierfür kommt insbesondere ein Bimorph-Aktuator (Biegeele- ment) in Betracht. Ein Bimorph ist aus zwei dünnen Platten eines piezoelektrischen Materials (Querdehnelemente) zusammengesetzt, dazwischen ist eine Metallschicht als Zentralelektrode angeordnet. Wird nun eine Spannung jeweils zwischen Zentralelektrode und Außenelektrode angelegt, so wird aufgrund der umgekehrten Polarisierung eine Platte länger, während sich sie andere verkürzt. Dadurch wird eine Biegeauslenkung hervorgerufen.The actuator is in a preferred embodiment, a piezoelectric actuator element. For this purpose, in particular a bimorph actuator (bending element) is considered. A bimorph is composed of two thin plates of a piezoelectric material (transverse stretching elements), between which a metal layer is arranged as a central electrode. If a voltage is applied between the central electrode and the outer electrode, one plate becomes longer due to the reverse polarization, while the other one is shortened. This causes a bending deflection.
Biegewandler stehen in verschiedenen Ausführungen (auch monomorph und multimorph) zur Verfügung und können je nach Anwendungsfall durch den Fachmann dimensioniert und ausgewählt werden. Der Aktor kann ebenso durch ein elektroaktives Polymer gebildet sein.Bending transducers are available in different versions (also monomorphic and multimorphic) and can be dimensioned and selected by the specialist depending on the application. The actuator may also be formed by an electroactive polymer.
Um den richtigen Zeitpunkt für die benötigte Verformung zu bestimmen, um- fasst das Linearlager vorzugsweise weiterhin mindestens einen Sensor, welcher beispielsweise im Rücklaufabschnitt und/oder im Laufabschnitt kurz vor dem Einlauf des Wälzkörpers im Umlenker angeordnet ist und ein Signal zur Verformung des Aktors liefert.In order to determine the right time for the required deformation, the linear bearing preferably further comprises at least one sensor, which is arranged, for example, in the return section and / or in the running section shortly before the inlet of the rolling element in the deflector and provides a signal for deformation of the actuator.
Der korrekte Zeitpunkt zur Aktivierung des Aktors kann aber beispielsweise auch aus der Ermittlung der Laufgeschwindigkeit der Wälzkörper unter Be- rücksichtigung der Parameter des Linearlagers bestimmt werden. Alternativ kann der Aktor selbst als Sensor verwendet werden, indem eine durch den Wälzkörpereinlauf verursachte beginnende Verformung detektiert wird und somit der Aktor zeitrichtig angesteuert werden kann.The correct point in time for activation of the actuator, however, can also be determined, for example, from the determination of the running speed of the rolling elements, taking into account the parameters of the linear bearing. Alternatively, the actuator itself can be used as a sensor by detecting an incipient deformation caused by the rolling-element inlet and thus the actuator can be actuated in the correct time.
Die Ansteuerung des Aktors ist in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform so gestaltet, dass die Zunge des Umlenkers so schnell wieder beruhigt wird, dass die auftretende und normalerweise länger anhaltende Schwingung bis zum Kontakt mit dem nächsten Wälzkörper bereits wieder abgeklungen ist. Dazu kann der Aktor nach dem Wälzkörper-Kontakt die Zunge versteifen oder aktiv eine Gegenschwingung zur Beruhigung erzeugen. Hierfür ist eine geeignete Ansteuerschaltung vorzusehen.The actuation of the actuator is designed in a further preferred embodiment so that the tongue of the deflector is calmed down again so quickly that the occurring and normally longer-lasting oscillation is already subsided until contact with the next rolling element. For this purpose, the actuator after the rolling element contact stiffen the tongue or actively create a counter-vibration for reassurance. For this purpose, a suitable drive circuit is provided.
Eine weitere abgewandelte Ausführungsform der Erfindung schlägt eine autarke Lösung vor, bei der die vom Wälzkörper an den Umlenker abgegebene Energie zur Aktivierung des Umlenkers am anderen Ende des Laufabschnittes verwendet wird, ohne dass eine externe Energieversorgung notwendig ist. Dabei wird am Einlauf der Wälzkörper in den ersten Umlenker ein Generatorelement angeordnet, welches durch Verformung Energie erzeugt, die zur phasenrichtigen Ansteuerung des Aktors am gegenüberliegenden Um- lenker beim Abheben der Wälzkörper vom Laufabschnitt genutzt wird.A further modified embodiment of the invention proposes a self-sufficient solution in which the energy delivered by the rolling element to the deflector is used to activate the deflector at the other end of the running section, without an external power supply being necessary. Here, a generator element is arranged at the inlet of the rolling elements in the first deflector, which generates energy by deformation, which is used for in-phase control of the actuator on the opposite Umlenker when lifting the rolling elements of the barrel section.
Um diese Funktion für beide Bewegungsrichtungen des Linearlagers sicherzustellen, ist an jeder Seite bzw. an jedem Umlenker ein Generatorelement und ein Aktor vorzusehen. Alternativ dazu können hier piezoelektrische Ke- ramikbauteile oder elektroaktive Polymere verwendet werden, welche als Generator und Aktor fungieren können. Piezoelektrische Keramikbauelemente sind elektromechanische Wandlerkomponenten. Diese sind in der Lage, mechanische Kräfte wie Druck, Dehnung oder Beschleunigung in eine elektrische Spannung bzw. Ladungen umzuwandeln und eine elektrische Spannung in mechanische Bewegung oder Schwingungen umzuwandeln. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist in den Figuren dargestellt und wird nachfolgend näher erläutert. Es zeigen:To ensure this function for both directions of movement of the linear bearing, a generator element and an actuator must be provided on each side or on each deflector. Alternatively, piezoelectric ceramic components or electroactive polymers can be used here, which can act as generator and actuator. Piezoelectric ceramic devices are electromechanical transducer components. These are able to convert mechanical forces such as pressure, strain or acceleration into an electrical voltage or charges and to convert an electrical voltage into mechanical motion or vibrations. A preferred embodiment of the invention is illustrated in the figures and will be explained in more detail below. Show it:
Fig. 1 : eine Profilschienen-Wälzführung mit umlaufenden Wälzkörpern gemäß dem Stand der Technik;1 shows a profiled rail Wälzführung with rotating rolling elements according to the prior art.
Fig. 2: drei Ansichten eines erfindungsgemäßen Umlenkers in schema- tischer Darstellung;2 shows three views of a deflector according to the invention in a schematic representation;
Fig. 3: ein Detail eines Linearlagers in einer schematischen Schnittdarstellung an einem ersten Umlenker;3 shows a detail of a linear bearing in a schematic sectional illustration on a first deflector;
Fig. 4: einen zweiten Umlenker am Linearlager gemäß Fig. 3 in einer schematischen Schnittdarstellung.Fig. 4: a second deflector on the linear bearing according to FIG. 3 in a schematic sectional view.
Fig. 1 zeigt eine aus dem Stand der Technik bekannte Profilschienen- Wälzführung in einer teilweise geschnittenen Darstellung. Ein Laufschlitten 01 wird an einer sich gerade erstreckenden Profilschiene 02 geführt. Im Laufschlitten 01 sind vier Linearlager 03 mit umlaufenden Wälzkörpern 04 derart angeordnet, dass bei einer Bewegung des Laufschlittens 01 die Wälzkörper 04 entlang von Laufbahnen 06, die in der Profilschiene 01 eingearbeitet sind, abrollen.Fig. 1 shows a known from the prior art profiled rail Wälzführung in a partially sectioned view. A carriage 01 is guided on a straight extending rail 02. In the carriage 01 four linear bearings 03 are arranged with rotating rolling elements 04 such that upon a movement of the carriage 01, the rolling elements 04 along tracks 06, which are incorporated in the rail 01, roll.
Das Linearlager 03 umfasst einen lasttragenden Laufabschnitt 07 und einen Rollenumlaufkanal, der sich aus einem ersten Umlenker 08, einem zweiten Umlenker 09 (im nicht geschnittenen Bereich der Darstellung) und einem lastlosen Rücklaufabschnitt 11 zusammensetzt.The linear bearing 03 comprises a load-bearing running section 07 and a roller circulation channel, which is composed of a first deflector 08, a second deflector 09 (in the uncut area of the illustration) and a load-free return section 11.
Die die Lebensdauer einer Linearlagers und die Geräuschentwicklung besonders beeinflussenden bereits erläuterten Lastwechsel treten beim Übergang der Wälzkörper 04 vom Laufabschnitt 07 in den ersten Umlenker 08 und beim Übergang vom zweiten Umlenker 09 in den Laufabschnitt 07 auf. In Fig. 2 ist ein Umlenker 12 eines erfindungsgemäßen Linearlagers dargestellt, welcher erfindungsgemäß die ersten und zweiten Umlenker im Linearlager 03 ersetzt. Dabei zeigt Abb. a) eine schematische Seitenansicht und Abb. b) und c) eine Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen Umlenkers 12.The life cycle of a linear bearing and the noise particularly influencing already described load changes occur at the transition of the rolling elements 04 from the barrel section 07 in the first deflector 08 and the transition from the second deflector 09 in the barrel section 07. In Fig. 2, a deflector 12 of a linear bearing according to the invention is shown, which according to the invention replaces the first and second deflectors in the linear bearing 03. In this case, Fig. A) shows a schematic side view and Fig b) and c) is a sectional view of the deflector 12 according to the invention.
Der in Abb. a) der Fig. 2 gezeigte erfindungsgemäße Umlenker 12 umfasst eine Zunge 13 und einen Umlenkkanal 14, durch welchen die Wälzkörper 04 dem Rücklaufabschnitt 11 bzw. dem Laufabschnitt 07 zugeführt werden. Vorzugsweise weist der Umlenker 12 eine Schmieröffnung 16, auf, durch welche dem Linearlager ein Schmiermittel zugeführt werden kann. Bei schmiermittelfreien Lagern kann diese Öffnung selbstverständlich entfallen.The deflector 12 according to the invention shown in Fig. A) of FIG. 2 comprises a tongue 13 and a deflection channel 14 through which the rolling elements 04 are supplied to the return section 11 and the running section 07, respectively. Preferably, the deflector 12 has a lubricating opening 16, through which a lubricant can be supplied to the linear bearing. For lubricant-free bearings this opening can of course be omitted.
In Abb. b) ist in der Schnittdarstellung ein Aktor 17 dargestellt, der in die Zunge 13 integriert bzw. außerhalb des Umlenkkanals 14 an dieser angebracht ist. Der Aktor 17 ist vorzugsweise ein piezoelektrischer Aktor (Bi- morph). Es liegt aber ebenso im Rahmen der Erfindung, die Zunge 13 zumindest abschnittsweise aus einem elektroaktiven Polymer zu fertigen. Der Aktor 17 ist in der Lage, bei entsprechender Ansteuerung eine Bewegung 18 der Zunge 13 zu bewirken, wie sie durch den Bewegungspfeil 18 und die gestrichelten Linien angedeutet ist. Die Bewegung der Zunge 13 erfolgt im wesentlichen in Richtung des angrenzenden Laufabschnitts 07, so dass die Zunge 13 einem in den Umlenker einlaufenden Wälzkörper um einen vorbestimmten Betrag ausweichen oder einem aus dem Umlenker auslaufenden Wälzköper nachfolgen kann.In Fig. B), an actuator 17 is shown in the sectional view, which is integrated in the tongue 13 and is mounted outside of the deflection channel 14 at this. The actuator 17 is preferably a piezoelectric actuator (Bimorph). However, it is also within the scope of the invention to produce the tongue 13 at least in sections from an electroactive polymer. The actuator 17 is able to cause a corresponding movement of a movement 18 of the tongue 13, as indicated by the movement arrow 18 and the dashed lines. The movement of the tongue 13 takes place substantially in the direction of the adjacent running section 07, so that the tongue 13 can escape a rolling body entering the deflector by a predetermined amount or can follow a rolling body running out of the deflector.
Fig. 3 zeigt ein Detail eines erfindungsgemäßen Linearlagers beim Auslauf der Wälzkörper aus dem Laufabschnitt in den Umlenker. Das Linearlager ist an einem nicht dargestellten Laufschlitten befestigt, welcher in Richtung des Bewegungspfeiles 19 entlang der Profilschiene 02 bewegt wird. Die Wälzkörper 04 rollen zwischen dem Laufabschnitt 07 des Linearlagers und der Laufbahn 06 der Profilschiene 02 auf den Umlenker 12 zu und werden von der Zunge 13 von der Laufbahn 07 abgehoben. In diesem Moment bringt der Aktor 17 aktiv eine Verformung 21 auf, um den Wälzkörper 04 effizienter abzufangen, dessen Bewegung also um einen vorbestimmten Betrag nachzugeben. Anschließend wird der Wälzkörper durch den Umlenkkanal 14 in den Rücklaufabschnitt 11 umgelenkt.Fig. 3 shows a detail of a linear bearing according to the invention at the outlet of the rolling elements from the running section in the deflector. The linear bearing is attached to a carriage, not shown, which is moved in the direction of the movement arrow 19 along the rail 02. The rolling elements 04 roll between the running section 07 of the linear bearing and the track 06 of the rail 02 to the deflector 12 and are lifted from the tongue 07 of the track 07. At this moment, the actuator 17 actively brings about a deformation 21 in order to intercept the rolling element 04 more efficiently, ie to give way to its movement by a predetermined amount. Subsequently, the rolling elements is deflected by the deflection channel 14 in the return section 11.
In Fig. 4 ist in einer schematischen Schnittdarstellung der Einlauf der Wälz- körper 04 aus dem Rücklaufabschnitt 11 in den Laufabschnitt 07 dargestellt. Der Laufschlitten bewegt sich ebenfalls in Richtung des Bewegungspfeiles 19. In dieser Fig. ist dargestellt, wie der Einlauf der Wälzkörper 04 mit einem erfindungsgemäßen Linearlager optimiert werden kann.FIG. 4 shows, in a schematic sectional illustration, the inlet of the rolling elements 04 from the return section 11 into the running section 07. The carriage also moves in the direction of the movement arrow 19. In this figure, it is shown how the inlet of the rolling elements 04 can be optimized with a linear bearing according to the invention.
Der Wälzkörper 04 wird aus dem Rücklaufabschnitt 11 durch den Umlenkkanal 14 zwischen den Laufabschnitt 07 des Linearlagers und die Laufbahn 06 der Profilschiene 02 umgelenkt und dabei durch eine Verformung 22 der Zunge 13 in Richtung zum Laufabschnitt 07 durch den Aktor 14 bei der nötigen Beschleunigung unterstützt. The rolling element 04 is deflected from the return section 11 through the deflection channel 14 between the running section 07 of the linear bearing and the track 06 of the rail 02 and thereby supported by a deformation 22 of the tongue 13 in the direction of the running section 07 by the actuator 14 at the required acceleration.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
01 - Laufschlitten01 - carriage
02- Profilschiene02- profile rail
03- Linearlager03- linear bearings
04- Wälzkörper04 rolling elements
05- -05-
06- Laufbahn06- career
07- Laufabschnitt07- running section
08- Umlenker, erster08- deflector, first
09- Umlenker, zweiter09- deflector, second
10- -10- -
11 - Rücklaufabschnitt11 - return section
12- Umlenker12- deflector
13- Zunge13- tongue
14- Umlenkkanal14- deflection channel
15- -15-
16- Schmieröffnung16- lubrication opening
17- Aktor17- actor
18- Bewegungspfeil18- motion arrow
19- Bewegungspfei)19- movement pfei)
20- -20-
21 - Verformung 21 - Deformation

Claims

Patentansprüche claims
1. Linearlager mit umlaufenden Wälzkörpern (04) mit1. Linear bearing with rotating rolling elements (04) with
- einem geraden, lasttragenden Laufabschnitt (07),a straight, load-bearing running section (07),
- einem parallel dazu angeordneten geraden, lastlosen Rücklaufabschnitt (11), sowie - zwei Umlenkern (12), welche zwischen dem Laufabschnitt (07) und dem Rücklaufabschnitt (11) angeordnet sind und die Bewegung der Wälzkörper (04) zwischen den Laufabschnitten (07, 11) in einem Umlenkkanal (14) führen, so dass ein fortlaufender Umlauf der Wälzkörper (04) möglich ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Umlenker (12) einen durch einen Aktor (17) aktiv verformbaren Abschnitt (13) umfasst.a straight, load-free return section (11) arranged parallel thereto, and two deflectors (12) which are arranged between the running section (07) and the return section (11) and the movement of the rolling bodies (04) between the running sections (07, 11) in a deflection channel (14), so that a continuous circulation of the rolling bodies (04) is possible, characterized in that at least one of the deflectors (12) by an actuator (17) actively deformable portion (13).
2. Linearlager nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass beide Umlenker (12) einen durch einen Aktor (17) aktiv verformbaren Abschnitt (13) umfassen.2. Linear bearing according to claim 1, characterized in that the two deflectors (12) by an actuator (17) actively deformable portion (13).
3. Linearlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (17) ein elektroaktives Polymer oder ein piezoelektrisches Aktorelement ist. 3. Linear bearing according to claim 1 or 2, characterized in that the actuator (17) is an electroactive polymer or a piezoelectric actuator element.
4. Linearlager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es weiterhin mindestens einen Sensor umfasst, welcher den Ein- lauf der Wälzkörper (04) in den mit dem Aktor (17) ausgerüsteten Umlenker (12) erfasst, wobei das Sensorsignal zur Steuerung des Aktors (17) dient.4. Linear bearing according to one of claims 1 to 3, characterized in that it further comprises at least one sensor which detects the inlet of the rolling elements (04) in the equipped with the actuator (17) deflector (12), wherein the sensor signal for controlling the actuator (17) is used.
5. Linearlager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor ein Drucksensor oder ein Positionssensor ist.5. Linear bearing according to claim 4, characterized in that the sensor is a pressure sensor or a position sensor.
6. Linearlager nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass Sensor und Aktor (17) in einem einzigen piezokeramischen Element o- der in einem einzigen elektroaktiven Polymer realisiert sind.6. Linear bearing according to claim 4 or 5, characterized in that sensor and actuator (17) are realized in a single piezoceramic element o- in a single electroactive polymer.
7. Linearlager nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der verformbare Abschnitt des Umlenkers (12) als Zunge (13) gestaltet ist, an welcher der Aktor (17) befestigt ist.7. Linear bearing according to one of claims 1 to 6, characterized in that the deformable portion of the deflector (12) is designed as a tongue (13) to which the actuator (17) is attached.
8. Linearlager nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zunge (13) durch Betätigung des angebrachten Aktors (17) um einen vorbestimmten Weg in Richtung des angrenzenden lasttragenden Laufabschnitts (07) auslenkbar ist.8. Linear bearing according to claim 7, characterized in that the tongue (13) by actuation of the attached actuator (17) by a predetermined path in the direction of the adjacent load-bearing running portion (07) is deflectable.
9. Linearalager nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (17) und die Zunge (13) einstückig ausgebildet sind.9. linear bearing according to claim 7 or 8, characterized in that the actuator (17) and the tongue (13) are integrally formed.
10. Umlenker (12) für eine Linearlager mit einem Umlenkkanal (14) zum Führen von Wälzkörpern (04) zwischen einem Laufabschnitt (07) und einem Rücklaufabschnitt (11) des Linearlagers, dadurch gekennzeichnet, dass er einen durch einen Aktor (17) aktiv verformbaren Abschnitt (13) umfasst. 10. deflector (12) for a linear bearing with a deflection channel (14) for guiding rolling elements (04) between a running section (07) and a return section (11) of the linear bearing, characterized in that it is activated by an actuator (17) includes deformable portion (13).
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